Символьные принтеры
Технология печати в 80-х существенно отличалась от современной двумя аспектами. Во-первых, практически все принтеры того периода были ударного действия. В этих принтерах использовался механический узел, ударявший по красящей ленте, находящейся между узлом и бумагой и таким способом формировавший отпечатки символов на бумаге. В то время были наиболее распространены два вида печатающих механизмов: лепестковый литероноситель («ромашка») и матричная печатающая головка.
Во-вторых, что особенно важно, ранние принтеры использовали фиксированный набор символов, встроенный непосредственно в устройство. Например, принтер с «ромашкой» мог печатать только символы, присутствующие на лепестках «ромашки». В результате такие принтеры действовали как высокоскоростные печатающие машинки. Как большинство печатающих машинок, они печатали моноширинными шрифтами (шрифтами с фиксированной шириной символов). Это означает, что все символы имели одинаковую ширину. Печать символов выполнялась в фиксированных позициях на бумаге, и область печати имела фиксированное число знакомест. Большинство принтеров выводило 10 символов на дюйм (Characters Per Inch, CPI) по горизонтали и 6 строк на дюйм (Lines Per Inch, LPI) по вертикали. В соответствии с этой схемой на странице формата US-letter помещалось 85 символов в ширину и 66 строк в высоту. С учетом отступов слева и справа считалось, что максимальная ширина печати составляет 80 символов в строке. Это объясняет, почему дисплеи терминалов (и наших эмуляторов терминалов) обычно имеют ширину 80 символов. Таким способом обеспечивался режим «что вижу, то и получаю» (What You See Is What You Get, WYSIWYG) отображения текста перед печатью с применением моноширинного шрифта.
Данные, посылаемые на принтер с ударным механизмом, — это простой поток байтов, соответствующих печатаемым символам. Например, чтобы напечатать a, посылался код символа 97 в наборе ASCII. Кроме того, в начале набора ASCII были выделены коды для управления кареткой принтера и бумагой, например, для возврата каретки в исходное положение, перевода строки, перевода формата (страницы) и др. С помощью управляющих кодов можно было имитировать некоторые эффекты, такие как жирная печать, когда принтеру посылался печатаемый символ, символ забоя (backspace) и снова тот же печатаемый символ, благодаря чему на бумаге получалось более темное изображение. В этом легко убедиться, если с помощью nroff отобразить страницу справочного руководства и исследовать вывод с помощью команды cat -A:
[[email protected] ~]$ zcat /usr/share/man/man1/ls.1.gz | nroff -man | cat -A | head
LS(1) User Commands LS(1)
$
$
$
N^HNA^HAM^HME^HE$
ls - list directory contents$
$
S^HSY^HYN^HNO^HOP^HPS^HSI^HIS^HS$
l^Hls^Hs [_^HO_^HP_^HT_^HI_^HO_^HN]... [_^HF_^HI_^HL_^HE]...$
Символы ^H (CTRL-H) — это символы забоя (backspace), используемые для создания эффекта жирной печати. Аналогично для получения эффекта подчеркивания можно использовать последовательность из символов забоя/подчеркивания.
Графические принтеры
Создание графического интерфейса пользователя (GUI) привело к существенным изменениям в технологии печати. Так же как компьютеры все больше смещались в сторону использования графических дисплеев, печать все дальше уходила от символьных технологий вывода к графическим. Эта задача упростилась с появлением недорогих лазерных принтеров, которые вместо фиксированного набора символов могли осуществлять печать маленькими точками в любом месте области печати на странице. Это позволило использовать для печати пропорциональные шрифты (подобные тем, что применяются в книгопечатании) и даже печатать фотографии и высококачественные диаграммы.
Однако переход от символьной системы печати к графической вызвал появление огромных технических проблем. И вот почему. Число байтов, которое нужно послать символьному принтеру для заполнения страницы, можно было подсчитать с помощью простой формулы (если предположить, что на странице умещается 60 строк, по 80 символов в каждой): 60 х 80 = 4800 байт.
Для сравнения: лазерному принтеру с качеством печати 300 точек на дюйм (Dot Per Inch, DPI) для покрытия страницы размером 8 х 10 дюймов (203 х 254 мм) нужно послать (8 х 300) х (10 х 300) х 8 = 900 000 байт.
Многие медленные сети персональных компьютеров просто не могли достаточно быстро пропустить почти 1 мегабайт данных, чтобы напечатать на лазерном принтере полную страницу, поэтому требовалось какое-то новое решение.
Таким решением стало изобретение языка описания страниц. Язык описания страниц (Page Description Language, PDL) — это язык программирования, описывающий содержимое страницы. Программы на этом языке как бы говорили: «перейти в эту позицию, нарисовать символ a шрифтом Helvetica с кеглем 10 пунктов, перейти в эту позицию...», пока вся страница не была описана. Первым основным языком PDL стал PostScript, разработанный в Adobe Systems, он все еще широко используется в наше время. Язык PostScript — это полноценный язык программирования, ориентированный на книгопечатание и создание разного вида графических изображений. Он включает поддержку 35 стандартных высококачественных шрифтов плюс может принимать определения дополнительных шрифтов во время выполнения. На первом этапе поддержка PostScript встраивалась непосредственно в принтеры. Это решало проблему передачи данных. Даже при том, что типичная программа на PostScript по объему превышала простой поток байтов для символьных принтеров, ее размер был намного меньше числа байтов, необходимых для представления целой страницы.
Принтер с поддержкой PostScript принимал на входе программу на PostScript. Принтер имел собственный процессор и память (нередко принтеры имели большую вычислительную мощность, чем компьютеры, к которым они подключались) и выполнял специальную программу, называвшуюся интерпретатором PostScript, которая читала входящую программу на PostScript и отображала результат во внутреннюю память принтера, таким образом формируя шаблон из битов (точек) для вывода на бумагу. Такой процесс отображения чего-то в большой битовый шаблон (его называют bitmap — растр) в общем случае называют процессором растровых изображений (Raster Image Processor, RIP).
Спустя годы компьютеры и сети стали намного быстрее. Это позволило переместить RIP с принтера в компьютер, что, в свою очередь, позволило удешевить высококачественные принтеры.
Многие современные принтеры все еще способны принимать потоки символов, но большинство уже не поддерживают эту возможность. Они полагаются на RIP компьютера и ожидают получить поток битов для печати их в виде точек. Существуют также современные PostScript-принтеры.
Печать в Linux
Современные системы Linux используют два комплекта программного обеспечения для печати. Первый, CUPS (Common Unix Printing System — общая система печати для Unix), включает драйверы печати и средства управления заданиями; второй, Ghostscript, интерпретатор PostScript, действует как RIP.
Пакет CUPS осуществляет управление принтерами, создавая очереди печати и управляя ими. Как говорилось выше, в краткой исторической справке, поддержка печати в Unix первоначально была ориентирована на управление централизованным принтером, совместно используемым несколькими пользователями. Поскольку принтеры — довольно медленные устройства по своей природе в сравнении с компьютерами, которые поставляют им данные, системы печати должны обладать возможностью планирования множества заданий печати и их организации. Система CUPS также способна распознавать данные разных типов (в разумных пределах) и преобразовывать файлы в вид, пригодный для печати.
